BRPI0721505A2

BRPI0721505A2 - Uma espécie de cartão de circuito integrado e sua transmissão sem fio de dados.

Info

Publication number: BRPI0721505A2
Application number: BRPI0721505-3A
Authority: BR
Inventors: Yong Li; Rongjin Xu
Original assignee: Beijing Watch Data Sys Co Ltd
Priority date: 2007-03-23
Filing date: 2007-12-28
Publication date: 2014-02-11
Also published as: CN101271533A; WO2008116362A1; WO2008116362A8; JP2010521752A; US20100117800A1; KR20090128425A; EP2133825A1

Description

Uma Espécie de Cartão de Circuito Integrado e sua Transmissão sem fio de Dados

Área Tecnológica

O presente invento concerce a uma espécie de cartão de circuito integrado e sua transmissão sem fio de dados.

Tecnologia Relacionada

O cartão de circuito integrado é conhecido também por cartão Cl, com circuitos integrados instalados incorporados dentro de cartão, para que se realize armazenamento e processo de dados. A partir da aparição do cartão CI na década de 70 do século 20, contando com o desenvolvimento acelerado da tecnologia microeletrônica, a utilização do cartão CI já se espalhou pelos todos aspectos da sociedade, facilitando a vida com sua grande variedade, entre quais se destacam cartão de crédito, cartão de transporte para ônibus,cartão de ponto para administração de entrada e saída e cartão SIKi para celulares, etc.

A evolução do cartão CI consiste em desenvolvimentos de cartão de memória a cartão inteligente, e de cartão CI com contato e de sem contato.

Os circuitos integrados de cartão de memória é unidade de memória programável e apagável eletronicamente somente de leitura (EEPROM)5 cuja função só se estende a armazenamento de dados sem processar estes, tampouco a cifração de hardware. Enquanto os circuitos integrados do cartão inteligente inclui unidade central de processamento(CPU), unidade de memória só-ler com capacidade de programação(EEPROM). unidade de memória RAM e chip do sistema operacíonal(COS) incorporado na unidade de memória somente de leitura(ROM). Os dados no cartão se dividem em duas partes somente de leitura externa e processamento interno, de maneira que garanta a segurança dos dados.

Na utilização do cartão CI com contato, o aparelho somente de leitura só efetua o intercâmbio de informações com o cartão a medida que este contate ponto de contato de cartão. Conforme o padrão de ISO/IEC7816, o cartão standard é cartão CI com contato, cujo chip de circuito integrado incorporado contém 6 pinos (figuras 1 e 2), tais como o de tensão de alimentação positiva, o de reset(RST), o de sinal de relógio(CLK), o de terra(GND) o de tensão programável(VPP), o de entrada e saída de 1/0, em conjunto com seus respetivos pontos de contato de Cl, C2, C3, C5, C6, C7na superfície de cartão, é de notar que os pontos C4 e C8 não estão em uso, e quanto ao ponto Cõ, na definição do ISO/IEC 7816 como tensão programável(VPP), não existe fisicamente nessa circuntâncía; no entanto, no caso de existência do ponto C6, deve-se separá-lo eletricamente com o próprio circuito integrado e os demais pinos incorporados no cartão, ou seja, no caso de carregar corrente direta de SV ao ponto C6, resistência entre este e os demais pinos deve «IOMw..Contando com os pinos e pontos de contato, o cartão CI se realiza intercâmbio de informações com exterior através de contato.

Na utilização desse tipo de cartão CI com contato já existente, devido ao fato de exigência de contato entre o aparelho de leitura e o mesmo cartão no processo de intercâmbio, encontraram-se problemas de maior esgate, contaminação fácil, curto prazo de utilização e baixa velocidade de operação.

Nesse contexto se desenvolveu tecnologia de cartão CI sem contato, conhecido também por cartão de frequência(RF), com que se realiza intercâmbio de informações com aprelho de leutura através do auxílio de rádio. Comparando com cartão CI de contato, a renovação insere-se módulo de requência de rádio na base de todos pinos já existentes de cartão de contato.

Com auxílio de novos dispositivos incorporados em cartão sem contato tais como módulo 15 de frequência de rádio(RF) no chip de circuito integrado e os respetivos pinos de antena LA e LB ligados diretamente a corrente de antena instalada no cartão, realizando de tal maneira a recepção e transmissão de dados através de antenas internas e módulos de frequência de rádio. Dado que se precisa na produção de antena interna a separação manual de pinos de antena e a posterior soldadura também manual aos pinos de chip de circuitos 20 integrados, no processo da produção existe problemas tais como maior participação de mãos-de-obra, baixa produtividade e grande influência humana à qualidade, nos quais resultam efeito negativo na produção de grande quantidade.

Segundo a demanda do mercado, surgiu o novo cartão CI com suporte tanto intercâmbio de dados com contato quanto sem ele, cuja estrutura de chips de circuitos integrados na 25 figuras 3, 4 e 5. Vêem-se 8 pinos contidos de o de tensão de alimentação(VCC), o de sinal de reset(RST), o de sinal de relógio(CLK), o de terra(GND), o de tensão programável(VPP) e o de entrada e saida de 1/0, em conjunto com respetivos pontos de contato Cl, C2, C3, C5, C6, C7, enquanto os pontos C4 e C8 estão em desuso. E ao mesmo tempo, encontram-se dispositivos incorporados em cartão sem contato tais como módulo de 30 frequência de rádio(RF) no chip de circuito integrado e os respetivos pinos de antena LA e LB ligados diretamente a corrente de antena instalada no cartão, realizando de tal maneira o recebimento e transmissão de dados através de antenas internas e módulos de frequência de rádio. Devido ao fato de possuir vantagens tanto de cartão de contato quanto de sem contato, o novo cartão CI de dupla interface se obteu amplo espaço de desenvolvimento.

Comparando com os chips comuns de cartão CI sem contato, os chips de cartão de dupla interface adquiriram módulos de frequência de rádio e o respetivo pinos de antena LA e LB.

Os cartões Cl tradicionais sem contato(incluindo os de dupla interface) com antenas posicionadas interiormente e se adopta tecnologia de ligação direta de antenas ao pinos LA e LB de chips de circuitos integrados no processo de produção. Já nos cartões tradicionais 5 de dupla interface, as antenas se posicionam e ligam interiormente aos módulos de frequência dos circuitos integrados, de tal maneira que só deixam 8 pontos de contato visíveis no exterior, impedindo instrução de antenas externas. O tal modo de instlação de antenas provoca impossibilidade de separação na prática de chips de circuitos integrados com antenas, limitando a sua utilização, por exemplo, no caso de posicionar o cartão CI 10 interior de celular e aplicar sua função de sem contato, devido ao fato da incorporação interna do cartão e de compatibilidade com dispositivios relativos de telecomunicações, é óbvia a instalação externa de antena em vez de intema.

Conteúdo de Invenção:

O objetivo principal da presente invenção é desenvolver uma espécie de cartão de circuitos integrados com antenas externas.

Para atingir o tal objetivo, toma-se seguinte solução tecnológica:

Este tipo de cartão de circuitos integrados inclui corpo principal do cartão e seus chips de circuitos integrados incorporados interiormente, enquanto o próprio chip consiste em unidade de processo central ligada à memória pelos barramenio de dados e o de endereços, os módulos de frequência de rádio sem fio para a identificação de frequência(RFID) e os seus dois respetivos pinos de antena que introduz o corpo principal do cartão.

Os dois pinos acima referidos introduzem o corpo principal de cartão através dos pontos de contato C9 e CIO posicionados na superfície de cartão que ligados eletricamente ao dois pinos de antena.

O chip de circuitos integrados inclui ainda pinos de tensão de alimentação(VCC), o de sinal de reset(RST), o de sinal de relógio(CLK), o de terra(GND), e o de entrada e saida de 1/0, que ligados eletricamente aos respetivos pontos de contato Cl, C.2, C3, CS, C7.

O dito chip de circuitos integrados contém ainda pino de tensão programável(VPP) que fornece voltagem de programação ao chip, ligando-se eletricamente ao ponto de contato Có.

Entretanto, encontram-se dois pontos auxiliares de contato C4 e C8 na superfície de cartão. Dividem-se em duas áreas de contato na superfície de cartão, a de antenas reservada para. pontos €9 e CIO de dados sem contato e a de conexão de transmissão de dados com contato reservada para os retantes pontos.

Os dois pinos de antena referidos estão ligados às antenas externas.

A presente invenção tenta desenvolver um modo de transmissão sem fio de dados entre o 5 referido cartão de circuito integrado e o exterior. Para obter o tal objetivo, toma-se a solução tecnológica de comunicação de identificaçãode frequência de rádio sem fio com e exterior através de antenas externas instaladas no cartão de circuito integrado. O tal processo de transmissão sem fio se realiza pelo módulo de frequência de rádio através de antena externa ligada eletricamente aos pinos.

Nos cartões já existentes com antenas internas , os pinos de antena LA e LB, correspondentes de módulo de frequência de rádio, ligam-se diretamente e eletricamente às antenas do cartão. Já no cartão da presente invenção, devido ao fato de os pinos de antena LA e LB, correspondentes de módulo de frequência de rádio, se introduzir ao exterior do cartão, ligando-se eletricamente ao cartão, permitindo dessa meneira a colocação externa 15 de antenas e o posterior intercâmbio de dados através estas com exterior. Contando com a variação de instalação externa de bobinas, o cartão de circuitos integrados da presente invenção se ultilizarão em âmbitos ainda mais amplos.

Observação de Figuras:

Figura 1 Estrutura de chip de circuito integrado de cartão de contato jã existente;

Figura 2 Estrutura de cartão de contato com chip mostrado na figura 1;

Figura 3 Estrutura de chips de circuito integrado do atual cartão CI de dupla interface;

Figura 4 Estrutura de cartão CI de dupla interface com chips de circuito integrado mostrados na figura 3;

Figura 5 Aparência externa do cartão de dupla interface mostrado na figura $;

Figura 6 Estrutura da primeira aplicação na prática do cartão CI da presente invenção;

Figura 7 Estrutura da segunda aplicação na prática do cartão CI da presente invenção;

Figura 8 Estrutura da terceira aplicação na prática do cartão CI da presente invenção;

Figura 9 Estrutura da quarta aplicação na prática do cartão CI da presente invenção;

Figura 10 Relação de conexão entre os pinos de chip do cartão CI da presente invenção e os pontos de contato na superfície do cartão; Figura 11 Estrutura interna do cartão CI da presente invenção;

Figura 12 Estrutura nos casos de aplicação de ligação do cartão CI da presente invenção com diferentes bobinas.

Modo de Aplicação Concreta:

Com finalidade de ampliar âmbito de ultilização de cartão CI sem conta, a presente invenção conseguiu desenvolver um novo modo de transmissão de informações de cartão CI com o exterior, que se explica detalhadamente em seguinte com figuras.

Primeira aplicação na prática;

Como se vê na figura 6, o cartão CI da presente invenção consiste em corpo principal 1 do cartão e chip 2 de circuito integrado incorporado nele. O corpo principal 1 inclui uma ou várias camadas termoplásticas ou termoestáveis, enquanto os chips de circuitos integrados são placas de silício cristal incorporada de circuitos integrados, e o chip de circuitos integrados 2 se embutem no interior do corpo principal do cartão 1.

O chip de circuitos integrados 2 contém:

Unidade central de pocessamento(CPU) ligada às memórias de ROM, RAM e EEPROM através de barrameníos de dados e de endereços.

Os módulos de frequência de rádio sem fio para comunicação de identificação de frequência sem fio e os dois correspondentes pinos de antenas LA e LB ligadas ao mesmo.

Devido à realização de condução de corpo de cartão por estes dois pinos de antena e conseqüente ligação direta e elétrica destes às antenas externas, possibiliza-se de tal maneira a comunicação de identificação de frequência de rádio sem fio com exterior através de antenas externas.

A condução do corpo principal do cartão pelos dois pinos de antena se realiza através da instalação de dois pontos de contato de antena C9 e CIO no nível horizontal da superfície do cartão, e da conexão elétrica destes dois pontos de contato C9 e CIO aos pinos de antena acima referidos LA e LB.

Realiza-se assim ligação direta e elétrica de antenas externas ao cartão Cl através desses dois pinos de antena ou desses dois pontos de contato, possibilizando instalação externa de antena e conseqüente intercâmbio de dados entre cartão CI da presente invenção e exterior através de antenas externas

Segunda aplicação na prática: Conforme descrições supracitadas, pode-se concluir que o cartão CI da presente invenção se refere a uma simples espécie de cartão de circuitos integrados sem contato com instalação de antenas externas, sem suportamento à transmissão de contato de dados. Com a finalidade de ampliar ainda mais o âmbito de aplicação do cartão CI da presente invenção, 5 possibiiizando ao mesmo tempo transmissão de dados de contato ou sem ele. Para tal, como se vê na figura 7, o chip de circuito integrado 2 embutido no cartão contém:

Pino de tensão de alimentação(VCC) para fornecimento de tensão ao chip do cartão Cl;

Pino de terra(GND) para ligação à terra do chip;

Pino de sinal de reset(RST) para realização de reset do chip;

Pino de sinal de relógio(CLK) para fornecimento do sinal de relógio ao chip;

Pino de entrada e saída de I/Q para introdução e transmissão de dados.

Os pinos VCC, RST, CLK, GND e de entrada e saída de 1/0 estão ligados eletricamente aos respetivos pontos de contato Cl, C2, C3, C5, C7 na superfície do cartão.

Resumindo, o cartão CI da presente invenção concerce-se a um novo tipo de cartão CI de dupla interface com suportamento de transmissão de dados tanto de contato quanto sem ele. Em relação a instalação de antenas externas desse tipo de cartão Cl, realiza uma ampliação efetiva de âmbito de aplicação sobre o de cartões CI tradicionais, possibiiizando consequentemente a sua ultilização em áreas mais variadas.

Terceira aplicação na prática:

Com a finalidade de realização de programação sobre chips de circuito integrado no interior do cartão CI acima mencionado, desencolveu-se a terceira aplicação na prática da presente invenção.

Como se vê na figura 8, o chip de circuito integrado 2 contém ainda:

Pino de tensão programável(VPP) para fornecimento de tensão programável para chip de circuito integrado

O Pino de tensão programável(VPP) liga-se eletricamente ao ponto de contato C6 localizado no nível horizontal na superfície do corpo principal do cartão, aliás, a tal ligação elétrica é opcional como se vê na figura 10. Conforme definição do ISO/1EC 7816, C3 é Pino de tensão programável(VPP), que pode ser inexistente fisicamente, no entanto, no 30 caso de existência de Cõ, dever-se-á seperá-lo do próprio chip de circuito integrado e os demais pinos do cartão CL A seperaçào elétrica concerce à circonstância de sob corrente direta de 5V, a resistência elétrica entre Có e os demais pinos -eeIOMw. A diferença entre cartão CI da presente invenção e o tradicional de contato se refere ao fato de o cartão renovado contar com módulos de frequência de rádio(RF) nos seus circuitos integrados e os respetivos pinos de antena LA e LB, que ligam-se eletricamente aos pontos de contato de antena C9 e CIO localizados no nível horizontal do corpo principal do cartão.

Quarta aplicação na prática:

Como se vê na figura 9, na superfície do corpo principal do cartão 1 da presente invenção se encontra ainda: dois pontos de contato auxiliares C4 e C-8.

Os referidos oito pontos de contato C1-C8 estão sujeito totalmente ao padrão do IS07816-2.

No artigo IS07816-2 se define modo de ultilização e suas carateristicas elétricas. Os oito pontos de contato se numeram correspodentemente por Cl, C2, C3, C4, C5,C6, C-7 e C8 com suas distribuição de :

Cl VCC (fornecimento de tensão) C5 GND (terra)

C2 RST (sinal de reset) Có VPP(tensão programável)

C3 CLK (sinal de relógio) C7 1/0 ( entrada/saída)

C4 se reserva para futuro uso do ISO/IECJTC 1/SC 17, enquanto C8 se reserva para futuro uso do ISO/IECJTC 1/SC 17.

No artigo ISO/IEC7816-2 se regula ordem de loealiza;ão dos oito pontos de cartão Cl, bem como se dividem em duas filas com 4 pontos em cada fila, com tamanho de ponto de contato de 2x 1,7 mm, e distância de fila de 5,62 mm, distância vertical entre pontos de contato de 1,7 mm.

Quanto à localização dos pontos de contato C9 e CIO do cartão CI da presente invenção, pode ser flexivel segundo necessidade, podendo se instalam aproximadamente dos pontos C4 e C8 ou em dois lados dos pontos de contato C1-C8.

Em conformidade com definição sobre pontos de contato no artigo IS07816-2, o cartão CI da presente invenção realiza intercâmbio de dados com exterior.

Devido à instalação embutida do chip de circuito integrado no interior do cartão Cl, o chip não é visível no exterior do cartão mas só os dez pontos de contato que efetuam como janelas de intercâmbio de informações entre o chip do cartão CI e exterior. Os pontos CI-C8 são compatíveis à aplicação de comum cartão CI de contato, enquanto os C9 e CIO fornecem janelas para ligação de antenas externas. Beneficiando das formas variadas de bobinas de antenas externas bem como quadrada ou redonda mostradas nas figuras 10,11 e

12, permite-se aplicação mais ampla do cartão CI da presente invenção. E é de notar que as formas variadas de bobinas externas podem se aplicar respetivamente nos quadros casos acima referidos de prática.

Com finalidade de proteger seguridade de cartão e os dados arquivados nele, pode-se adicionar módulo de cifração no chip de circuito integrado do cartão CI da presente invenção, como na figura 11, garantindo de certa maneira confidencialidade dos dados. O tal módulo de cifração pode-se aplicar respetivamente juntamente com os quadro casos de aplicação na prática.

Toma-se como exemplo neste caso de aplicação na prática com frequência de 13,56 IviIHZ e 915 MHZ, como na figura 12, enquanto a bobina redonda com 13,56 MHZ e a quadrada com 915 MHZ, e são aplicáveis os demais freqências assim que permita a função do chip.

Resumindo, dividem-se duas áreas de conexão de pontos de contato na superfície de cartão CI da presente invenção, cuja primeira parte Cl-CS concerce à área de conexão de transmissão de contato de dados e segunda parte C9 e CIO à área de conexão de antenas para dados sem contato.

A embutidura do chip de circuito integrado do cartão CI da presente invenção é compatível com padrão do IS07816-2, incluindo pinos de tensão de alimentaçâo(VCC), o de sinal de 20 reset(RST), o de sinal de relógio(CLK), o de terra(GND), o de entrada e saída de 1/0 e o primeiro e segundo pino auxiliar, entretanto, instalam-se ainda dois pontos de contato exclusivamente para ligação às antenas sem contato, com finalidade de receber e transmitir dados sem fio, e o próprio chip deve incluir também módulos de frequência de rádio. Os referidos chip de circuito integrado e módulo de frequência devem-se embutir ambos 25 dentro do corpo do cartão.

O cartão CI da presente invenção é aplicável para cartão de inteligência, em particular nas áreas de produção e desenho de cartão CI de dupla interface e os produtos coerentes, que se referem aos produtos derivados de cartão CI de dupla interface, tais como módulos embutíveis, aparelhos de leitura e escrição de cartão CI3 antenas de frequência de rádio, aperelho de leitura e escritura de frequência de rádio, etc.

Além disso, a presente invenção desenvolve ainda um modo de transmissão sem fio dos dados entre o referido cartão CI e exterior, designadamente transmissão sem fio entre cartão Cl e exterior através de antenas externas.

O módulo de frequência de rádio embutido no chip de circuito integrado do cartão CI realiza transmissão sem fio de dados com exterior através antenas externas Iigadas eletricamente aos pontos C9 e CIO localizados no nivel horizontal do corpo principal do próprio cartão.

O modo acima explicado se considera relativamente boa solução de aplicação da presente 5 invenção, porém, o âmbito de proteção dela não só se limite a isso. Qualquer mudança ou alternativa de fácil acesso sugeridas por qualquer técnico familiar desta área técnica, desde que no âmbito técnico revelado pela presente invenção, dever-se-á estar sujeito ao âmbito de proteção da presente invenção. Por isso, o âmbito de proteção pela presente invenção deve-se tomar como crit’erio o disposto no pedido da patente.

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Claims

1. Uma espécie de cartão de circuito integrado, incluindo corpo pncipal do cartão e o chip de circuito integrado embutidos nele. O chip de circuito integrado contém; Unidade Centrai de processamento ligada à memória pelos barramentos de dados e de endereços O módulo de frequência de rádio e os seus dois respetivos pinos de antena para comunicação de identificação de frequência de rádio, cuja caraterística se concerce à condução de corpo principal do cartão pelos dois pinos de antena

2. O cartão de circuito integrado referido no primeiro artigo do pedido se carateriza pelo modo de condução do corpo principal do cartão pelos dois pinos, ou seja, pelo fato de instalação de dois pontos de contato de antena C9 e CIO localizados na superfície do cartão que se ligam eletricamente aos dois pinos de antena acima mencionados.

3.0 cartão de circuito integrado referido no segundo artigo do pedido se carateriza pelo fato de que o referido chip de circuito integrado contém ainda os dispositivos seguintes: Pino de tensão de alimentação(VCC) para fornecimento de tensão ao chip do cartão Cl; Pino de terra(GND) para ligação à terra do chip; Pino de sinal de reset(RST) para realização de reset do chip; Pino de sinal de relógio(CLK) para fornecimento do sinal de relógio ao chip; Pino de entrada e saída de 1/0 para introdução e transmissão de dados. Os pinos VCC, RST, CLK, GND e de entrada e saída de 1/0 estão ligados eletricamente aos respetivos pontos de contato Cl, C2, C3, C5, C7 na superfície do corpo principal do cartão.

4. O cartão de circuito integrado referido no terceiro artigo do pedido se carateriza pelo fato de o referido chip de circuito integrado conter ainda pino de tensão programável(VPP) que fornece tensão de programação ao chip, lígando-se eletricamente ao ponto de contato Có na superfície do corpo principal do cartão.

5. O cartão de circuito integrado referido no terceiro ou quarto artigo do pedido se carateriza pelo fato de conter dois pontos auxiliares de conto localizados na superfície do corpo principal do cartão.

6. O cartão de circuito integrado referido no terceiro ou quarto artigo do pedido se carateriza pelo fato de se dividir em duas áreas de ligação para pontos de contato localizados na superfície do cartão, entre quais os pontos de contato C 9 e CIO pertencem à área de conexão a antenas para dados sem contato, quanto os demais pontos de contato se localizam na área de conexão de transmissão de dados de contato.

7. O cartão de circuito integrado referido no quinto artigo do pedido se carateriza pelo fato de se dividir em duas áreas de ligação para pontos de contato localizados na superfície do cartão, entre quais os pontos de contato C9 e CIO pertencem à área de conexão a antenas para dados sem contato, quanto os demais pontos de contato se localizam na área de conexão de transmissão de dados de contato.

8. O cartão de circuito integrado referido no primeiro, segundo, terceiro ou quarto artigo do pedido se carateriza pela instalação de antenas externas ligadas eletricamente aos referidos pinos de antena.

9. Um modo de transmissão sem fio de dados com exterior pelo cartão de circuito integrado referido no primeiro, segundo, terceiro ou quarto artigo do pedido se carateriza pela comunicação de identificação de frequência de rádio do referido cartão CI com exterior através de antenas externas.

10. O modo de transmissão sem fio de dados com exterior pelo cartão de circuito integrado referido no nono artigo do pedido se carateriza pelo processo de transmissão sem fio pelo referido cartão CI com exterior através de antenas externas, que se realiza comunicação de identificação de frequência de rádio com exterior pelo módulo de frequência de rádio embutido no chip de circuito integrado do cartão CI através antenas externas ligadas eletricamente aos pinos de antena localizados no corpo principal do próprio cartão.